Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя Российский патент 2020 года по МПК F02K1/82 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции поворотных осесимметричных сопел турбореактивных двигателей (ТРД).

Известно поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя, содержащее неподвижный корпус с экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности, и подвижный корпус со сферическим экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности и установленным между неподвижным и подвижным корпусами, с образованием между экранами и корпусами каналов для прохождения охлаждающего воздуха, причем сферический экран выполнен в виде секций, размещенных в окружном направлении, при этом на наружной поверхности каждой секции сферического экрана, в двух поясах, попарно закреплены подвески с отверстиями в полках, в которые заведены цилиндрические пальцы, жестко прикрепленные к подвижному корпусу (RU 2529268).

К недостаткам указанного устройства можно отнести недостаточную жесткость сферических экранов, приводящую к короблению и потере устойчивости и, как следствие, уменьшению радиального зазора, расположенного между двумя поясами секций сферических экранов, закрепленных на подвижном корпусе. Деформация и коробление сферических экранов в сторону корпуса также возможны при работе двигателя в условиях взлета, когда давление газового потока превышает давление охлаждающего воздуха в тракте охлаждения в его средней части, что уменьшает площадь проходного сечения канала и перегреву створок сопла, а значит росту температуры выше допустимой. Все это снижает надежность работы известного сопла.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности поворотного осесимметричного сопла при работе ТРД.

Указанный технический эффект достигается тем, что в известном поворотном осесимметричном сопле турбореактивного двигателя, содержащем неподвижный корпус с экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности, и подвижный корпус со сферическим экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности и установленным между неподвижным и подвижным корпусами, с образованием между экранами и корпусами каналов для прохождения охлаждающего воздуха, причем сферический экран выполнен в виде секций, размещенных в окружном направлении, при этом на наружной поверхности каждой секции сферического экрана, в двух поясах, попарно закреплены подвески с отверстиями в полках, в которые заведены цилиндрические пальцы, жестко прикрепленные к подвижному корпусу, согласно настоящему изобретению на наружной поверхности каждой секции сферического экрана между поясами с подвесками жестко закреплен по меньшей мере один радиальный опорный элемент, рабочая поверхность которого выполнена сопряженной с внутренней поверхностью подвижного корпуса.

Наличие в заявленной конструкции радиальных опорных элементов не позволяет перемещаться средней части сферического экрана под давлением газового потока и деформироваться в сторону корпуса реактивного сопла, не уменьшая площади проходного сечения тракта охлаждения сопла, что повышает надежность заявленного сопла при работе, а, следовательно, и ТРД в целом.

Предпочтительно, что каждый из упомянутых радиальных опорных элементов установлен между близлежащими подвесками в зоне максимально возможных деформаций и минимальной площади проходного сечения канала охлаждения. Опытным путем было установлено, что такое расположение радиальных опорных элементов в заявленной конструкции позволяет свести упомянутые деформации к минимуму именно в том месте, где они в наибольшей мере могут повлиять на охлаждение сопла.

Также предпочтительно в теле любого радиального опорного элемента выполнить по сквозному отверстию, что позволит изготовить радиальные опорные элементы с минимально возможной массой с обеспечением при этом необходимой прочности и надежного соединения со сферическим экраном.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами чертежей.

На Фиг. 1 изображен продольный разрез поворотного осесимметричного сопла ТРД.

На Фиг. 2 - вид А (подвижный корпус 3 не показан).

На Фиг. 3 - сечение Б-Б, поперечный разрез по радиальным опорным элементам.

Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя, содержит неподвижный корпус 1 с экраном 2, прикрепленным к его внутренней поверхности, и подвижный корпус 3 со сферическим экраном 4, прикрепленным к его внутренней поверхности и установленным между неподвижным и подвижным корпусами 1 и 3, с образованием между экранами 2, 4 и корпусами 1, 3 каналов 5 для прохождения охлаждающего воздуха, причем сферический экран 4 выполнен в виде секций 6, размещенных в окружном направлении, при этом на наружной поверхности каждой секции 6 сферического экрана 4, в двух поясах, попарно закреплены подвески 7, 8 и 9, 10 с отверстиями 11 в полках 12, в которые заведены цилиндрические пальцы 13, жестко прикрепленные к подвижному корпусу 3.

На наружной поверхности каждой секции 6 сферического экрана 4 между поясами с подвесками 7, 8 и 9, 10, между близлежащими подвесками 7, 9 и 8, 10, жестко закреплено по радиальному опорному элементу 14 и 15, а наружные рабочие поверхности их полок 16 сопряжены с внутренней поверхностью подвижного корпуса 3, с зазором «h», не превышающим величину термокомпенсации. В полках 16 радиальных опорных элементов 14, 15 выполнено по сквозному отверстию 17.

При запуске ТРД экраны 2 и сферические экраны 4 корпусов 1 и 3 соответственно омываются с внутренней стороны горячими газами, а с наружной стороны - охлаждающим воздухом, который проходит в зазорах между экранами 2 и 4 и корпусами 1 и 3 и далее выходит в канал охлаждения 5 створок реактивного сопла (створки сопла не показаны). Горячие газы турбины подогревают экраны 2 и 4 на значительно большую температуру, чем корпус 3. Введение радиальных опорных элементов 14 и 15 позволяет свободно увеличиваться секциям 6 сферического экрана 4, как в продольном, так и поперечном направлениях при максимальной температуре без уменьшения зазора «S» в тракте охлаждения 5 и обеспечивать тем самым заданный расход воздуха для охлаждения реактивного сопла без прогаров на всех режимах работы двигателя, что увеличивает его надежность и необходимую тягу.

Предложенное изобретение обеспечивает надежное охлаждение заявленного сопла и увеличивает ресурс и надежность работы ТРД в целом.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции поворотных осесимметричных сопел турбореактивных двигателей (ТРД). В поворотном осесимметричном сопле турбореактивного двигателя, содержащем неподвижный корпус с экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности, и подвижный корпус со сферическим экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности и установленным между неподвижным и подвижным корпусами, с образованием между экранами и корпусами каналов для прохождения охлаждающего воздуха, причем сферический экран выполнен в виде секций, размещенных в окружном направлении, при этом на наружной поверхности каждой секции сферического экрана, в двух поясах, попарно закреплены подвески с отверстиями в полках, в которые заведены цилиндрические пальцы, жестко прикрепленные к подвижному корпусу, согласно настоящему изобретению на наружной поверхности каждой секции сферического экрана между поясами с подвесками жестко закреплен по меньшей мере один радиальный опорный элемент, рабочая поверхность которого выполнена сопряженной с внутренней поверхностью подвижного корпуса. Техническим результатом изобретения является повышение надежности поворотного осесимметричного сопла при работе ТРД. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя, содержащее неподвижный корпус с экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности, и подвижный корпус со сферическим экраном, прикрепленным к его внутренней поверхности и установленным между неподвижным и подвижным корпусами, с образованием между экранами и корпусами каналов для прохождения охлаждающего воздуха, причем сферический экран выполнен в виде секций, размещенных в окружном направлении, при этом на наружной поверхности каждой секции сферического экрана, в двух поясах, попарно закреплены подвески с отверстиями в полках, в которые заведены цилиндрические пальцы, жестко прикрепленные к подвижному корпусу, отличающееся тем, что на наружной поверхности каждой секции сферического экрана между поясами с подвесками жестко закреплен по меньшей мере один радиальный опорный элемент, рабочая поверхность которого выполнена сопряженной с внутренней поверхностью подвижного корпуса.

2. Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что каждый из упомянутых радиальных опорных элементов установлен между близлежащими подвесками.

3. Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что в теле любого радиального опорного элемента выполнено по сквозному отверстию.